用于格构锚杆支护路堑的监测系统及监测方法技术方案

本发明专利技术提供了一种用于格构锚杆支护路堑的监测系统，包括：格构梁变形监测单元、锚杆受力监测单元和路堑深部位移监测单元；本发明专利技术还提供一种利用上述监测系统的监测方法，本发明专利技术所提供的用于格构锚杆支护路堑的监测系统与现有的监测系统相比较，结合格构梁、锚杆、路堑岩土体的受力或变形特征，利用分布式和分散式监测设备的各自特点，对格构梁变形、锚杆拉力和岩土体深部位移进行监测。

Monitoring system and monitoring method for lattice bolt supporting cutting

The present invention provides a structure of monitoring system, bolting cutting for lattice including lattice beam deformation monitoring unit, monitoring unit and the cutting force of bolt deep displacement monitoring unit; the invention also provides a monitoring system using the monitoring method for lattice bolting cutting and monitoring system the existing monitoring system provided by the invention is qualified in force or node deformation characteristics of frame beam, bolt, cutting rock and soil, using characteristics of distributed and decentralized monitoring equipment, the lattice Liang Bianxing, Anchor Pull and slope deep displacement monitoring.

【技术实现步骤摘要】
用于格构锚杆支护路堑的监测系统及监测方法
本专利技术属于岩土工程监测检测
，具体涉及用于格构锚杆支护路堑的监测系统。
技术介绍
格构(梁)锚杆支护体系由钢筋混凝土格构与土层锚杆两部分组成的支护系统，由于该支护方法的施工便利和经济实用，其在公路、铁路等线路工程中的路堑和路堤坡面加固处理中得到广泛应用。同时，由于岩土体自身力学性质的复杂性和外界影响因素的多边形，基于静态设计的格构锚杆系统往往容易发生失效，使得支护结构和支护对象发生破坏失稳，从而造成生命财产损失和不良社会效应。因此，有必要在格构锚杆支护系统施工过程和施工完成后对结构和支护对象进行全面实时监测，以掌握系统的运行情况和支护效果，出现破坏趋势时及时进行预警和补救。岩土工程监测方法可根据布置特点分为分散式和分布式两类。分散式仪器的监测量程较大，能对大变形和大荷载进行有效测量，但其抗干扰能力偏弱；分布式设备安装简单，防水防腐蚀性能较好，但其量程较小，容易发生断裂失效。目前，线路工程中路堑支护体系的监测以传统的分散式监测方法为主，如各类电阻式、振弦式和电感式的应力应变测试仪器。同时分布式监测系统在上述支护体系监测中也开始逐渐推广应用，如各类光纤光栅设备。考虑到施工的便利性和施工成本，工程实践中往往才有单一的分布式或者分散式监测。由于格构锚杆支护路堑中格构、锚杆和路堑均表现出不同的受力和变形特征，单一的分散式或者分布式监测方法往往容易引起局部监测的失效，因此针对此类工程有必要根据监测对象特点采用综合监测方法。
技术实现思路
鉴于以上存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种用于格构锚杆支护路堑的监测系统，能够解决
技术介绍
中存在的问题。为此，本专利技术采用如下解决方案：用于格构锚杆支护路堑的监测系统，包括框架式格构梁以及锚杆，所述监测系统包括：-格构梁变形监测单元，用于监测格构梁表面的变形量；-锚杆受力监测单元，用于监测锚杆的拉拔力，从而判断锚杆的运行状态；-路堑深部位移监测单元，用于监测格构锚杆支护后岩土体变形在不同深度的分布和演化特征。优选地，所述格构梁变形监测单元包括传感光纤、光时域反射仪、跳线和FC/PC光纤连接器，传感光纤一端与光时域反射仪连接，监测传感光纤沿格构梁各交叉点的连线应变分布。优选地，所述传感光纤通过在格构梁表面刻槽后埋入，使用环氧型胶黏剂将传感光纤和格构梁表面连接，所述传感光纤未埋入格构梁部分熔接上跳线，采用金属波纹管保护。优选地，所述传感光纤末端通过FC/PC光纤连接器与光时域反射仪连接，接口处采用的紧固方式为螺丝扣。优选地，所述锚杆受力监测单元包括振弦式锚杆应力计、应力计电缆、振弦式读数仪和连接杆，格构梁内设有锚杆钻孔，锚杆位于锚杆钻孔内，锚杆的锚头深入水泥砂浆体内，锚杆的末端伸出于所述格构梁表面之外，其上设有螺帽，锚杆上设置连接杆，振弦式锚杆应力计规格与锚杆直径配套，振弦式锚杆应力计通过连接杆与锚杆采用对焊方式连接，并通过应力计电缆与振弦式读数仪连接。优选地，所述路堑深部位移监测单元布置在格构梁中部的路堑内，所述路堑深部位移监测单元包括测斜探头、导轮、测斜管、控制电缆和测斜读数仪，在设置所述路堑深部位移检测单元的位置上开设测斜钻孔，沿测斜钻孔内壁布置测斜管，测斜管内设置测斜探头，测斜探头能够在导轮的辅助下沿所述测斜管的管壁移动，所述测斜探头通过控制电缆与测斜读数仪连接，监测测斜管沿深度各点的位移分布。优选地，所述测斜管为铝合金材质，测斜管方向与测斜钻孔的中心线保持一致。优选地，所述测斜管与钻孔空隙和底部采用砂砾石填充。本专利技术的另一个目的是提供一种利用上述监测系统的的监测方法，所述监测方法包括以下步骤：(1)采用光时域反射仪对与格构梁粘结的传感光纤应变值进行测量，测定传感光纤的初始应变，定期对传感光纤测量后得到的应变值与初值比较，差值为格构梁相应点的累计应变值；(2)采用振弦式读数仪对与锚杆焊接的锚杆应力计的应力值，应力值与锚杆界面面积之积为锚杆的拉力值；(3)采用测斜探头两侧的导轮沿测斜管由上而下滚动，由测斜仪读数仪读取不同深度处相互正交两个方向位移，可由此计算总位移量和位移方向；(4)利用微机存储不同测量时间格构梁应变、锚杆拉力和路堑岩土体深度位移，根据测量值的时间序列综合判定路堑岩土体稳定性和格构锚杆系统运行状态。本专利技术的有益效果是：与现有的监测系统相比较，结合格构梁、锚杆、路堑岩土体的受力或变形特征，利用分布式和分散式监测设备的各自特点，对格构梁变形、锚杆拉力和岩土体深部位移进行监测。格构梁由于呈现状分布且暴露于空气中，采用分布式传感光纤符合其现状特点，并可解决腐蚀性问题。锚杆受力较大且在平面上呈点状分布，利用振弦式锚杆应力计量程较大的特点，可有效监测锚杆受力。路堑岩土体易产生较大位移，利用测斜仪可对不同深度不同量级位移进行有效监测。上述设备综合利用形成格构锚杆支护路堑的立体监测。附图说明图1为本专利技术所提供的用于格构锚杆支护路堑的监测系统的立面示意图。图2为本专利技术所提供的用于格构锚杆支护路堑的监测系统的锚杆受力监测单元示意图。图3为本专利技术所提供的用于格构锚杆支护路堑的监测系统的路堑深部位移监测单元示意图。其中：1-格构梁变形监测单元；2-锚杆受力监测单元；3-路堑深部位移监测单元；4-格构梁；5-路堑岩土体；6-锚杆；7-螺帽；8-锚杆钻孔；9-锚头；10-水泥砂浆体；11-砂砾石；12-测斜钻孔；101-传感光纤；102-光时域反射仪；103-跳线；104-FC/PC光纤连接器；201-振弦式锚杆应力计；202-应力计电缆；203-振弦式读数仪；204-连接杆；301-测斜探头；302-导轮；303-测斜管；304-控制电缆；305-测斜读数仪。具体实施方式下面参照附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细地说明。如图1、图2和图3所示，本专利技术所提供的用于格构锚杆支护路堑的监测系统包括：格构梁变形监测单元1、锚杆受力监测单元2和路堑深部位移监测单元3。构梁变形监测单元1包括传感光纤101、光时域反射仪102、跳线103和FC/PC光纤连接器104。格构梁4浇筑并养护完成后，采用刻槽机在格构梁表面刻槽，在锚杆螺帽7处沿其四周下沿刻槽，沿着格构梁4表面刻槽处埋设传感光纤101，并采用环氧型胶黏剂将传感光纤101与格构梁4粘结，传感光线101沿格构梁的框架表面分布，并且逐层依次连接整个格构梁的锚杆分布点，在格构梁的表面形成多道S形状，其末端伸出格构梁4外部，传感光纤101未埋入格构梁4部分熔接上跳线103，并采用金属波纹管进行保护。利用FC/PC光纤连接器104连接跳线103和光时域反射仪102，光纤铺设完成时利用光时域反射仪102读取传感光纤101频移量的初始值，后续定期测量频移量。根据下式计算传感光纤101的应变值，从而得到格构梁4相应部位的应变：ε＝CS×(νB-νB0)+ε0式中：ε为传感光纤应变值，CS为厂家提供的频移-应变系数，VB为测读的光纤频移量，VB0为光纤铺设完成时测读的频移量初始值，ε0为应变初始值(设置为0)。锚杆受力监测单元2包括振弦式锚杆应力计201、应力计电缆202、振弦式读数仪203和连接杆204。按照设计角度和深度采用风钻机在路堑岩土体5内形成锚杆钻孔8，利用高压风管将锚杆钻孔8内粉尘和杂物清除本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于格构锚杆支护路堑的监测系统，包括框架式格构梁以及锚杆，其特征在于，所述监测系统包括：‑ 格构梁变形监测单元，用于监测格构梁表面的变形量；‑ 锚杆受力监测单元，用于监测锚杆的拉拔力，从而判断锚杆的运行状态；‑ 路堑深部位移监测单元，用于监测格构锚杆支护后岩土体变形在不同深度的分布和演化特征。

【技术特征摘要】
1.用于格构锚杆支护路堑的监测系统，包括框架式格构梁以及锚杆，其特征在于，所述监测系统包括：-格构梁变形监测单元，用于监测格构梁表面的变形量；-锚杆受力监测单元，用于监测锚杆的拉拔力，从而判断锚杆的运行状态；-路堑深部位移监测单元，用于监测格构锚杆支护后岩土体变形在不同深度的分布和演化特征。2.根据权利要求所述的用于格构锚杆支护路堑的监测系统，其特征在于，所述格构梁变形监测单元包括传感光纤、光时域反射仪、跳线和FC/PC光纤连接器，传感光纤一端与光时域反射仪连接，传感光纤沿格构梁各交叉点的连线应变分布。3.根据权利要求2所述的用于格构锚杆支护路堑的监测系统，其特征在于，所述传感光纤通过在格构梁表面刻槽后埋入，并使用环氧型胶黏剂将传感光纤和格构梁表面连接，所述传感光纤未埋入格构梁部分熔接上跳线，采用金属波纹管保护。4.根据权利要求2所述的用于格构锚杆支护路堑的监测系统，其特征在于所述传感光纤末端通过FC/PC光纤连接器与光时域反射仪连接，接口处采用的紧固方式为螺丝扣。5.根据权利要求1所述的用于格构锚杆支护路堑的监测系统，其特征在于，所述锚杆受力监测单元包括振弦式锚杆应力计、应力计电缆、振弦式读数仪和连接杆，格构梁内设有锚杆钻孔，锚杆位于锚杆钻孔内，锚杆的锚头深入水泥砂浆体内，锚杆的末端伸出于所述格构梁表面之外，其上设有螺帽，锚杆上设置连接杆，振弦式锚杆应力计规格与锚杆直径配套，振弦式锚杆应力计通过连接杆与锚杆采用对焊方式连接，并通过应力计电缆与振弦式读数仪连接。6.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙淼军，汪明元，倪卫达，程万强，
申请(专利权)人：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33